Neuronal trafficking of tissue-type plasminogen activator (tPA)

L’activateur tissulaire du plasminogène est une sérine protéase initialement découverte dans le compartiment vasculaire et qui joue un rôle prépondérant dans le processus de fibrinolyse. De manière intéressante, le tPA est également présent dans le parenchyme cérébral, où il est notamment exprimé par les neurones. Le tPA est impliqué dans de nombreuses fonctions cérébrales dont la plasticité synaptique, les processus de mémoire et d’apprentissage ainsi que dans la survie et la mort neuronales. Le tPA est capable d’augmenter la signalisation calcique induite par une activation des récepteurs N-Méthyl-D-Aspartate (NMDAR) : un mécanisme à la base de la plasticité synaptique mais également de la mort neuronale excitotoxique. Cependant, il peut également activer les récepteurs du facteur de croissance épidermique (EGFR) pour induire un effet anti-apoptotique sur les neurones. Afin de mieux comprendre les différentes fonctions du tPA sur les neurones, nous nous sommes intéressés à la distribution et au trafic intracellulaire du tPA. Pour cela, nous avons créé un nouvel outil afin d’imager le tPA dans les neurones en temps réel: un plasmide codant pour une protéine fusion, le tPA-HaloTag®.Premièrement, nos résultats montrent que le tPA est présent dans les axones et les dendrites des neurones corticaux matures en culture et qu’il est majoritairement présent dans le compartiment post-synaptique. Cette étude a également permis de voir que le tPA est stocké et libéré par des vésicules d’exocytose VAMP2, qu’il peut être endocyté par des vésicules Rab5, recyclé par des vésicules Rab11 et dégradé par des vésicules Rab7. Deuxièmement, nous avons montré que le tPA est présent dans les mêmes vésicules synaptiques que le facteur neurotrophique issu du cerveau (BDNF) : une neurotrophine importante pour le bon fonctionnement cérébral et dont la maturation dépend de l’activité protéolytique du tPA. Ce travail fournit une meilleure compréhension du rôle et de la distribution du tPA dans les neurones et ouvre de nouvelles voies de recherche dans l’implication de du tPA et du BDNF dans la survie neuronale.Tissue-type Plasminogen Activator (tPA) is a serine protease, firstly discovered for its fibrinolytic role in the vascular compartment. Interestingly, tPA is also present in the brain parenchyma, being notably expressed by neurons. tPA displays important roles in synaptic plasticity(Danny Baranes et al., 1998; Melchor and Strickland, 2006), learning, memory processes(R Madani et al., 1999; R Pawlak et al., 2002), neuronal survival and death. tPA is able to promote N-Methyl-D-Aspartate Receptors (NMDAR)-induced calcium influx, promoting synaptic plasticity or excitotoxic neuronal death. tPA is also able to activate Epidermal Growth Factor Receptors (EGFR), a mechanism mediating its anti-apoptotic effect. To better understand the different functions of tPA on neurons, we studied the pattern of distribution and trafficking of neuronal tPA. For that, we designed a new tool to image tPA in living neurons: a plasmid encoding for a tPA-HaloTag® fusion protein. We first found that tPA is present in both axons and dendrites of mature cultured cortical neurons and preferentially at the post-synaptic part. Our results also showed that tPA is stored and released by VAMP2 exocytotic vesicles, and can be endocytosed by Rab5 vesicles, recycled by Rab11 vesicles and degraded by Rab7 vesicles. Furthermore, tPA is localized and sorted in the same vesicles than Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF), one of the most important neurotrophins, Interestingly, BDNF maturation is dependent of tPA proteolytic activity. This work provides a better understanding of the role and distribution of tPA in living neurons and opens new avenues into the involvement of tPA and BDNF in neuronal survival